Procedura di spruzzatura del metallo: 4 passaggi
Questo articolo getta luce sui quattro passaggi principali coinvolti nel processo di spruzzatura del metallo. I passaggi sono: 1. Preparazione della superficie 2. Materiali metallizzati e loro selezione 3. Selezione dei processi metallizzati 4. Caratteristiche e valutazione del rivestimento.
Passo 1. Preparazione della superficie:
Poiché il rivestimento metallico spruzzato ha solo un legame meccanico con il substrato, la preparazione della superficie di supporto è un passo fondamentale nella spruzzatura di metalli di successo. Le superfici da spruzzare devono quindi essere assolutamente prive di grasso, olio e altri contaminanti e irruvidite per fornire il legame meccanico.
Quindi, si tratta di dare alla superficie una sorta di ruvidità o irregolarità a cui ci si aspetta che il metallo spruzzato si aggrappi tenacemente. I metodi impiegati per ottenere la rugosità desiderata sono la lavorazione meccanica, il rivestimento dei legami e la sabbiatura abrasiva.
di lavorazione:
Le superfici che devono essere lavorate dopo la spruzzatura necessitano di un legame eccezionalmente forte. Quando è richiesto un rivestimento pesante, una scanalatura o un sottosquadro viene lavorato per fornire l'ancoraggio necessario agli strati metallici spruzzati. Questi sottosquadri sono realizzati in superfici cilindriche e piane come mostrato in Fie. 18.17.
Il binario a coda di rondine fornisce un ancoraggio positivo, ma si devono sostenere costi aggiuntivi. Fig. 18.18 mostra tipi corretti e impropri di code di rondine. Per il rivestimento a spruzzo di una sezione usurata sull'albero, i bordi del metallo spruzzato devono essere disposti a coda di rondine, in particolare quando l'accumulo si trova all'estremità dell'albero, come mostrato nella figura 18.19.
Le scanalature sono realizzate con uno strumento di taglio standard da 3 mm con una larghezza compresa tra 1, 15 e 1, 25 mm e arrotondato all'estremità. Le scanalature sono tagliate di circa 0, 65 mm di profondità e 0, 40 mm di distanza. La forza di tenuta di una tale superficie di terra è notevolmente migliorata facendo rotolare giù le creste con un attrezzo zigrinato.
Un metodo più rapido è quello di tagliare rapidamente i fili grezzi su un tornio su componenti come alberi, aste di pompaggio e rulli. La filettatura deve essere eseguita con 12-16 thread / cm con una profondità massima della filettatura di circa 0, 2 mm. I fili tagliati vengono quindi arrotolati con uno strumento rotante fino a quando non si attivano solo parzialmente aperti. Questo metodo di preparazione della superficie è abbastanza soddisfacente per le applicazioni che non richiedono una forza di legame troppo elevata.
Preparazione di superfici interne:
Il rivestimento a spruzzo sulle superfici esterne come sugli alberi ha il vantaggio che si restringe e si contrae sul raffreddamento per fornire un'azione di presa come una guaina termoretraibile. Tuttavia, l'azione di restringimento di un rivestimento su una superficie interna può causare il distacco del rivestimento dal substrato durante il raffreddamento. Per superare questa difficoltà, il componente da spruzzare internamente viene riscaldato a 175 ° C subito prima della spruzzatura, in modo da ridurre le sollecitazioni sviluppate nel rivestimento a causa del raffreddamento. L'interno di un oggetto cilindrico viene preparato con un utensile di alesatura che utilizza un'alimentazione abbastanza grossolana per produrre il necessario legame meccanico.
Preparazione di superfici piane:
La tendenza del rivestimento a sollevarlo dalla superficie piatta a causa di tensioni da ritiro può essere superata spruzzando sul bordo per dargli un'azione di serraggio o tagliando brevi fessure rastremate vicino al bordo, come mostrato in Fig. 18.19. Gli angoli esterni che devono essere rivestiti devono avere un raggio di almeno 0-8 mm. Il substrato può anche essere riscaldato a 175 ° C per ridurre le sollecitazioni di raffreddamento.
La lavorazione del substrato deve essere eseguita a secco poiché l'olio di qualsiasi tipo comprometterebbe la forza di adesione. La superficie non deve essere toccata a mano fino a dopo la metallizzazione. Tuttavia, se la manipolazione manuale è inevitabile, il componente deve essere avvolto in carta o in un panno pulito prima di essere rimosso dal tornio. Se si deposita olio o grasso sulla superficie del substrato, questo deve essere rimosso mediante sgrassaggio con vapore o altri metodi chimici prima di spruzzare il rivestimento su di esso.
Rivestimento Bond:
Un sottile rivestimento a spruzzo di leghe di nichel-cromo, di molibdeno o di alluminuro di nichel esotermicamente reattivo viene spesso applicato alla superficie irruvidita per migliorare la sua forza di adesione, in particolare per lo spray ceramico con successivi rivestimenti. Tale strato depositato viene indicato come rivestimento di legami.
Quando viene applicato, le aree che non devono essere rivestite devono essere mascherate o oliate, ma occorre prestare attenzione per evitare che l'olio scorra in sottosquadri. Per eliminare qualsiasi possibilità, la fiamma deve essere investita sulla zona sospetta per bruciare olio o umidità.
Ad eccezione del rame e delle leghe di rame, i legami di molibdeno si adattano bene alla maggior parte dei metalli per applicazioni di servizio fino a 400 ° C, mentre il nichel-alluminio può essere utilizzato a temperature fino a 800 ° C. Per l'alluminio, il rame e le leghe di rame una lega al bronzo al 9% è un legame molto affidabile; può anche essere usato per substrati di acciaio.
Quando si deve applicare un rivestimento di legante, la sottosquadro viene fatto più in profondità per consentire lo spessore dello strato di legame che può essere compreso tra 50 e 125 micron.
Sabbiatura:
Se un rivestimento viene spruzzato su un substrato senza sottosquadro, la superficie richiede ancora l'irruvidimento anche se viene utilizzato un rivestimento adesivo. Questo viene solitamente effettuato mediante sabbiatura abrasiva impiegando graniglia di acciaio pulito, affilato, schiacciato o ossido di alluminio per la sabbiatura contro la superficie mediante aria compressa per fornire angoli di rientro per l'incollaggio meccanico. Quando la durezza superficiale del substrato è inferiore a Rc 30, può essere sabbiata con sabbia grattata angolare frantumata.
La spruzzatura termica dovrebbe seguire la preparazione della superficie il prima possibile per ottenere i risultati ottimali.
Masking:
Le aree che non devono essere irrorate possono essere protette mascherandole con nastro adesivo o prodotti chimici di arresto che possono essere verniciati o spruzzati sul substrato per impedire l'adesione del rivestimento. Questi nastri e rivestimenti di chiusura possono essere rimossi dopo la spruzzatura di metallo mediante sfilacciatura o spazzolatura a filo.
Fori, sedi per chiavetta o fessure nel pezzo da non rivestire sono collegate a legno o grafite durante la sabbiatura. La grafite non solo resiste alle alte temperature, ma è anche facile da lavorare o incidere con un coltello nella forma desiderata. Il tappo è realizzato a filo con l'altezza del rivestimento finito; se la maschera sale sopra la superficie del substrato, proietterà un'ombra non rivestita se la pistola a spruzzo non viene mantenuta perpendicolare alla superficie.
Passo 2. Materiali metallizzati e loro selezione:
Quasi tutti i materiali possono essere depositati su quasi tutti i substrati, ma i materiali più comunemente utilizzati per la spruzzatura termica comprendono alluminio, ottone, babbit (lega a base di stagno nota anche come metallo bianco), bronzi, cadmio, rame, ferro, piombo, monel (63 % Ni + 33% Cu + 1% Mn), nichelcromo, nichel, acciaio, acciaio inossidabile, stagno, zinco, ceramica, materiali compositi, ecc. Persino il molibdeno e il tungsteno vengono talvolta utilizzati per la spruzzatura.
I materiali metallici vengono selezionati in base alle loro caratteristiche come durezza, resistenza, qualità di usura, resistenza agli strizzacervelli e alla corrosione, ecc.
I rivestimenti leggeri fino a 1-5 mm di spessore sono facilmente applicabili e non presentano problemi particolari, tuttavia i materiali per rivestimenti pesanti fino a 3 mm o più devono avere caratteristiche di restringimento ridotto.
I rivestimenti ceramici costituiti da ossido di alluminio, ossido di zirconio, silicato di zirconio, ossido di cromo e alluminato di magnesio vengono applicati in forma di bastoncello o polvere. I loro punti di muta variano tra 1650 ° C e 2500 ° C. Questi rivestimenti sono estremamente duri e resistenti all'erosione.
I rivestimenti compositi di ceramica e impregnati di plastica possono essere combinati con rivestimenti metallici per ottenere proprietà che non sono possibili con rivestimenti metallici da soli. Ad esempio, i rivestimenti laminari formati da depositi di strati alternati di metallo spruzzato e materiali ceramici, vengono impiegati con buoni risultati nelle strutture di schermatura a razzo-esplosione. Ceramiche e spray metallici possono essere miscelati in proporzioni variabili continuamente per ottenere la gradazione da tutto il metallo a tutta la ceramica, per costruire ciò che è noto come costruzione graduale.
I rivestimenti di ossido di alluminio sono molto duri e resistenti all'erosione anche a temperature elevate. Tali rivestimenti hanno buone proprietà isolanti e sono economici.
La zirconia ha un punto di fusione più elevato rispetto all'ossido di alluminio e i suoi rivestimenti offrono una buona resistenza agli shock termici e meccanici. Viene utilizzato per rivestire i componenti del razzo per proteggerli dai gas corrosivi ad alta velocità. Viene anche utilizzato per prolungare la durata di ricottura e normalizzare i rotoli nelle acciaierie e nei tubi del forno.
Passo # 3. Selezione dei processi metallizzati:
Esistono diversi processi che vengono utilizzati per la spruzzatura dei metalli e possono essere raggruppati in quattro sezioni:
(i) Spruzzo di fiamma,
(ii) Irrorazione dell'arco elettrico,
(iii) spruzzatura al plasma,
(iv) Rivestimento della pistola di detonazione e
(v) Combustion Jet Spraying.
(i) Spruzzo di fiamma :
La spruzzatura a fiamma è un processo di spruzzatura termica che normalmente utilizza la fiamma di ossi-acetilene per la fusione del materiale di rivestimento, mentre l'aria compressa viene generalmente utilizzata per atomizzare e spingere il materiale sul pezzo. Ci sono tre variazioni del processo che dipendono dalla forma del materiale di rivestimento in cui è usato cioè, filo, polvere e stelo.
un. Spruzzatura della fiamma del cavo:
La figura 18.20 mostra le caratteristiche essenziali della spruzzatura con fiamma metallica mentre la figura 18.21 mostra schematicamente l'intera configurazione di un tale sistema. Il processo richiede una pistola a spruzzo, acetilene, ossigeno e le forniture di aria compressa e la disposizione per l'alimentazione del filo di solito da una bobina. La pistola a spruzzo consiste essenzialmente di un meccanismo di alimentazione del filo azionato dalla turbina ad aria e una fiamma ossiacetilenica per la fusione del filo.
L'alimentazione del filo avviene con l'ausilio di rulli zigrinati azionati tramite riduttori da una turbina ad aria ad alta velocità. Queste pistole sono piuttosto ingombranti e pesanti, ma anche in questo caso sono frequentemente impugnate per una facile manipolazione; recentemente i robot sono stati impiegati efficacemente per la manipolazione di armi e lavori.
La pistola a spruzzo è tenuta da 10 a 30 cm dal substrato da rivestire e produce un motivo rotondo o ellittico con un diametro di circa 7-5 a 10 cm. La traversata della pistola è in genere da 9 a 15 m / min di superficie. L'aria compressa viene filtrata per rimuovere olio e umidità e viene generalmente fornita ad una velocità di 850 lit / min.
Non vi è alcun limite allo spessore del rivestimento e sono stati realizzati spessi fino a 6 mm, tuttavia uno spessore comune per il deposito di spruzzi di filo è da 0-75 a 1-25 mm per applicazioni di usura e ricostruzione mentre per i depositi di corrosione può essere sottile come 25 micron (0, 025 mm). Le velocità di deposizione per spray dipendono dal materiale di consumo e dall'attrezzatura utilizzata, che possono arrivare a 95 m 2 / h per uno spessore del rivestimento di 25 micron.
Quando si calcola lo spessore richiesto del rivestimento spruzzato circa il 20% in più deve essere consentito per il restringimento del rivestimento e in aggiunta consentire un altro almeno 0, 25 mm per lato per la finitura della superficie, se necessario. Quando si applicano rivestimenti spessi, il pezzo viene preriscaldato a circa 200-260 ° C per evitare la rottura del legame meccanico.
Molti materiali sono disponibili in forma di filo, ma i materiali comunemente spruzzati sono zinco, alluminio, acciai lavorabili, acciai duri, acciai inossidabili, bronzi e molibdeno. L'alluminio e lo zinco sono utilizzati principalmente per la protezione dalla corrosione di componenti di grandi dimensioni in acciaio al carbonio, ad esempio serbatoi, scafi di navi e ponti, mentre gli acciai inossidabili vengono utilizzati per lo stesso scopo per lavori più sofisticati. Gli acciai morbidi sono utilizzati per ripristinare le dimensioni per le applicazioni di usura, mentre gli acciai duri sono utilizzati per scopi simili per condizioni di usura più severe; di solito sono finiti per macinazione.
Le vernici spray a filo hanno una porosità significativa e la loro forza di adesione è inferiore al plasma e ad altri processi di spruzzatura ad alta energia. Questo è il motivo per cui questo processo non viene utilizzato per applicazioni molto critiche.
b. Spruzzatura della polvere:
La spruzzatura della fiamma in polvere può essere eseguita con una torcia ossiacetilenica del modello adatto che consente l'introduzione dell'azione del sifone, come mostrato in Fig. 18.22. Di solito non viene utilizzata aria compressa per atomizzare e spingere il materiale fuso, quindi i tassi di deposizione sono bassi. La porosità è anche maggiore di quella del processo di irrorazione del filo e la forza di adesione può anche essere inferiore a quella del deposito di irrorazione del filo; tuttavia tali torce possono spruzzare una più ampia varietà di materiali. I materiali di consumo disponibili includono acciai altolegati, acciai inossidabili, leghe a base di cobalto, carburi e materiali per rivestimento adesivo.
Fig. 18.22 Impostazione del processo per la spruzzatura della fiamma in polvere
c. Spargimento della fiamma dell'asta:
Le temperature di fiamma nella tradizionale torcia ossiacetilenica sono solitamente di circa 2.760 ° C e quindi non hanno abbastanza calore per produrre un buon rivestimento ceramico particolarmente per materiali come ossido di zirconio che richiede una temperatura di circa 2760 ° C. Una torcia per gas ossitocarburanti progettata per spruzzare ceramiche, mostrata in Fig. 18.23, utilizza una barra solida di materiali ceramici consumabili con aria per facilitare l'atomizzazione.
Fig. 18.23 Un setup per il processo di spruzzatura della fiamma dell'asta
I consumabili per aste sono disponibili per ossido di alluminio, ossido di cromo, ossido di zirconio e miscele ceramiche. Si dice che le goccioline consumabili atomizzate raggiungano una velocità d'impatto di 2-8 m / sec. Questo processo viene utilizzato solo per la spruzzatura di ceramiche e colma il divario tra il processo del filo e il processo di polverizzazione perché i materiali consumabili non sono disponibili per molti dei metalli e i rivestimenti ceramici ottenuti da questi ultimi sono estremamente affidabili.
(ii) Spruzzo ad arco elettrico:
Il processo di spruzzatura ad arco utilizza un arco elettrico tra due elettrodi di consumo del materiale di rivestimento come fonte di calore. Il gas compresso, di solito l'aria, atomizza e proietta il materiale fuso sulla superficie del pezzo. La figura 18.24 mostra i componenti essenziali dell'attrezzatura di processo.
Fig. 18.24 processo di spruzzatura del filo ad arco elettrico
I due elettrodi di consumo sono alimentati da un alimentatore di filo per riunirli con un angolo di circa 30 ° e per mantenere un arco tra di loro. L'arco si autoincide mentre i fili sono avanzati fino al loro punto di intersezione.
La fonte di energia utilizzata per il processo di spruzzatura ad arco è un'unità di saldatura a tensione costante in cc. Un filo è positivo e l'altro negativo. A causa della fusione differenziale dei due fili, le goccioline dei due elettrodi si differenziano notevolmente per le dimensioni. Generalmente la corrente di saldatura varia da 300 a 500 ampere con una tensione compresa tra 25 e 35 volt. Per scopi speciali è stata usata corrente fino a 3000 ampere.
Possono essere utilizzati fili da 1, 5 a 3, 2 mm di diametro, sebbene i cavi di diametro 1, 6 mm e 2, 4 mm siano più diffusi. La quantità di metallo depositato dipende dal livello di corrente e dal materiale che viene spruzzato e può variare da 7 a 45 kg all'ora. A volte vengono utilizzati fili quadrati per aumentare la velocità di deposizione. I tassi di deposizione sono da 3 a 5 volte più alti di quelli per la spruzzatura a fiamma.
Per atomizzare e proiettare il metallo sul substrato vengono utilizzati aria compressa secca a una pressione di 55 N / cm 2 e una portata da 850 a 2250 litri al minuto. Il deposito può contenere una notevole porosità e inclusioni di ossidi dall'ossidazione dell'aria di atomisione consumabile.
La forza di adesione del rivestimento è superiore a quella ottenuta mediante spruzzatura alla fiamma. Quasi tutti i metalli che possono essere trascinati in fili di piccolo diametro possono essere spruzzati, ad esempio alluminio, babbit, ottone, bronzo, rame, molibdeno, monel, nichel, acciaio inossidabile, acciaio al carbonio, stagno e zinco. A causa delle alte velocità di deposizione, questo processo è molto comunemente usato per spruzzare metalli teneri, per resistere alla corrosione e le strutture di grandi dimensioni come i ponti sono spruzzati con alluminio e zinco per proteggersi dagli effetti dei gas atmosferici.
(iii) Spruzzo al plasma:
Il processo di spruzzatura al plasma utilizza un arco non trasferito come fonte di fusione e proiezione del metallo atomizzato sulla superficie del substrato. Usa l'arco plasma che è interamente all'interno della pistola a spruzzo al plasma. Il plasma può avere una temperatura superiore a 2800 ° C; il materiale da spruzzare viene introdotto sotto forma di polvere nella corrente di plasma, come mostrato in Fig. 18.25.
La dimensione delle particelle della polvere è solitamente da 30 a 100 micron che viene misurata da una pompa ad ingranaggi. Poiché le temperature del plasma sono estremamente elevate, questo processo può essere utilizzato per depositare rivestimenti refrattari che non possono essere applicati con il processo a fiamma o ad arco, ad esempio possono depositare anche rivestimenti di vetro.
I parametri che influiscono sulla qualità del rivestimento comprendono distanza tra ugello e lavoro, dimensioni e tipo delle particelle, punto di introduzione della polvere, corrente e tensione dell'arco, tipo di gas plasma e gas di trasporto delle particelle.
L'alimentazione necessaria per la spruzzatura al plasma si basa sulla produzione di corrente costante al 100% del ciclo di lavoro. Le torce al plasma sono classificate tra 40 e 100 KW, con corrente continua da 100 a 1100 ampere a 40-100 volt. L'argon e l'elio sono i gas plasmatici più frequentemente utilizzati con l'azoto, e l'idrogeno viene impiegato a volte per i loro costi inferiori.
Il substrato viene solitamente mantenuto a temperature inferiori a 150 ° C ed è rivestito con velocità di polvere da 120 a 300 m / sec, il che si traduce in densità di rivestimento elevate dall'85 al 95% e una forza di adesione fino a 6900 KPa. La porosità nei depositi può influire sulla capacità di rivestimento di proteggere le superfici dalla corrosione. La sigillatura della porosità, tuttavia, può essere eseguita mediante impregnazione sotto pressione di epossidici e fluorocarburi.
La spruzzatura al plasma può essere utilizzata per spruzzare metalli, ceramiche (ossidi e carburi), cermet e compositi, come elencato nella tabella 18.1 .:
I metalli variano dai metalli teneri come l'alluminio e lo zinco per applicazioni di resistenza alla corrosione a materiali duri di base cobalto per applicazioni di resistenza all'usura.
I rivestimenti caramici più popolari sono l'ossido di alluminio e l'ossido di cromo o le miscele di cromo e silice. Questi sono usati principalmente per applicazioni di resistenza all'usura. Ceramiche come zirconio stabilizzato con ittrio, zirconato di magnesio e zirconia stabilizzata da calcio sono utilizzate per rivestimenti a barriera termica su componenti del motore e simili. L'ossido di alluminio e magnesia / allumina sono spesso usati per le applicazioni di isolamento elettrico.
I consumabili cermet più popolari per la spruzzatura al plasma sono carburo di tungsteno / cobalto per applicazioni di resistenza all'usura.
I materiali di consumo compositi come polveri di metallo / grafite e polveri di solfuro di metallo / molibdeno sono generalmente utilizzati per applicazioni speciali.
L'irrorazione del plasma è stata utilizzata in modo così estensivo in componenti critici che è disponibile una base di dati significativa sulle proprietà di molti depositi.
La spruzzatura al plasma sotto vuoto è una variante del processo in cui il pezzo da lavorare e la torcia al plasma sono entrambi racchiusi in una camera sotto vuoto con una pressione di 50 torr. I vantaggi rivendicati sono una maggiore forza di adesione e un eccellente controllo dimensionale sullo spessore del rivestimento.
Il più grande svantaggio della spruzzatura al plasma rispetto ad altri processi di spruzzatura termica è il costo dell'apparecchiatura ed è il più costoso dei processi che possono essere acquistati. Inoltre, l'attrezzatura è complicata e voluminosa.
Nonostante questi svantaggi, il processo di spruzzatura al plasma è il cavallo di battaglia dei processi di spruzzatura termica a causa dell'ampia varietà di metalli che possono essere depositati, bassa porosità, elevata forza di adesione e alte velocità di deposizione ottenibili con questo processo.
(iv) Rivestimento della pistola di detonazione :
Il processo di detonazione o d-gun è un processo proprietario della Linde Air Products Company che prevede la detonazione della miscela di ossigeno e acetilene per fondere e far ruotare il materiale di rivestimento sulla superficie del substrato. Sebbene il processo sia stato sviluppato intorno al 1960, rimane ancora proprietario in considerazione di molti dettagli coinvolti nella produzione dei parametri appropriati per ottenere applicazioni di rivestimento di successo.
La figura 18.26 mostra gli elementi di base di una pistola a D costituita da una canna lunga (pochi metri) di circa 25 mm di diametro interno. Una granulometria di 60 micron viene immessa nella pistola a bassa pressione e quindi la miscela di gas ossiacetilenico viene introdotta nella camera di combustione e fatta detonare con l'aiuto di una candela.
La temperatura di detonazione è di circa 3900 ° C, che è sufficiente per fondere la maggior parte dei materiali. La detonazione produce una velocità delle particelle di circa 7300 m / sec. Le detonazioni vengono ripetute da 4 a 8 volte al secondo e l'azoto viene usato per lavare i prodotti di combustione dopo ogni detonazione e gli spray di anidride carbonica liquida vengono utilizzati per raffreddare il pezzo durante la spruzzatura per evitare modifiche metallurgiche e deformazioni. Ogni detonazione produce uno spessore del rivestimento di pochi micron. L'intervallo tipico per lo spessore del carbone è compreso tra 75 e 125 micron con la rugosità superficiale del rivestimento as-depositato nell'intervallo da 3 a 6 micron rms e un intervallo di porosità compreso tra 0-25 e 1 percento.
Un grosso svantaggio del processo è che produce un rumore notevole, quindi è installato in una stanza insonorizzata con pareti di cemento spesse 45 cm. L'operatore aziona la pistola dall'esterno della stanza comportando una notevole meccanizzazione.
Quasi tutti i materiali possono essere spruzzati dalla d-gun, ma questo processo è il più usato per spruzzare vernici ad alta tecnologia, carburi, ceramiche e compositi complessi. È possibile ottenere un'adesione fino a 70 MPa e il rivestimento così ottenuto è considerato il principale rivestimento a spruzzo termico.
I materiali più comunemente spruzzati con la pistola a D includono allumina, allumina-titania, carburo di cromo, carburo di tungsteno con legante cobalto; miscela di carburo di tungsteno-tungsteno-cromo con legante in lega di nichel-cromo. Questi sono principalmente rivestimenti resistenti all'usura per il servizio a temperature elevate. Tra le applicazioni specifiche vi sono spessori e calibri ad anello plastificati con d-gun, bordi taglienti sottoposti ad un'intensa usura come coltelli smerigliatrici per gomma e plastica o trapani tubolari per il taglio di piastrelle e carta acustica.
(v) Spruzzatura a getto di combustione:
Questo processo di spruzzatura termica introdotto nel 1981 nel settore è destinato a essere competitivo con il processo D-gun in termini di qualità ed è noto con il nome commerciale Jet-Kote. Ha il vantaggio che l'attrezzatura può essere acquistata mentre l'attrezzatura del d-gun non è venduta e la spruzzatura può essere effettuata in uno dei 20 centri dispari, della compagnia Linde Air Products, che ha l'attrezzatura.
Nella torcia di spruzzatura a getto di combustione, mostrata schematicamente in figura 18.27, l'ossigeno e un gas combustibile come idrogeno, propilene o altri gas idrocarburici vengono accesi da una fiamma pilota nella camera di combustione della torcia che è ad angolo retto rispetto all'ugello della torcia. Il materiale da spruzzare viene introdotto nel centro della corrente a getto da un alimentatore di polvere utilizzando un gas di trasporto che è compatibile con la miscela di gas ossi-combustibile.
La pressione del gas di combustione varia tra 400 e 600 KPa e la temperatura della fiamma nel punto di introduzione della polvere è di circa 3000 ° C. Il getto di gas di combustione può avere una velocità massima di circa 1400 m / sec (circa 4 mach), che è più veloce di quella della d-gun. La forza di adesione del rivestimento è una funzione della velocità e della temperatura delle particelle e solitamente supera i 70 MPa. La densità dei depositi è del 90% o superiore a quella della densità teorica, con uno schema di spruzzatura di circa 25 mm di diametro. Il materiale può essere depositato ad una velocità di circa 4, 5 kg all'ora.
Con spruzzatura a getto di carburo di tungsteno / cobalto, il cermet è il materiale di consumo più popolare per le applicazioni di usura e il processo è stato utilizzato con successo per riporti di base cobalto, ceramiche, acciai inossidabili e altri materiali resistenti alla corrosione.
Il principale vantaggio del processo è che l'attrezzatura può essere acquistata ad un costo inferiore a quello delle apparecchiature a plasma spray. I suoi principali limiti sono la mancanza di materiali di consumo applicabili, i requisiti di sicurezza per limitare una reazione di combustione di tipo a razzo all'interno della torcia e i costi del gas sono elevati a causa dell'alta pressione e dell'elevata portata fino a 28 m 3 / h per l'ossigeno.
Passo # 4. Caratteristiche e valutazione del rivestimento:
Le proprietà fisiche e meccaniche di un deposito spray normalmente differiscono notevolmente da quelle del materiale originale perché la struttura depositata è lamellare e non omogenea. I rivestimenti devono quindi essere ispezionati per individuare eventuali crepe, fori di spillo, bolle e vuoti. Poiché i rivestimenti spruzzati sono porosi, devono essere ridimensionati con sigillanti appropriati se utilizzati per applicazioni resistenti alla corrosione. Poiché questi rivestimenti aderiscono con un legame meccanico, non devono essere utilizzati in condizioni di servizio che presentano urti e colpi.
Lo spessore del rivestimento viene deciso in base ai requisiti e ai costi del servizio. Lo spessore totale dei rivestimenti asportati sugli alberi è determinato dalla massima tolleranza di usura, dallo spessore minimo del rivestimento che deve essere spruzzato e dal sovrametallo di finitura. Lo spessore minimo del rivestimento dipende dal diametro dell'albero come indicato nella tabella 18.2.
Le variazioni di spessore di un deposito dipendono dal tipo di preparazione della superficie e la variazione totale per la spruzzatura di produzione di routine con attrezzatura montata è di 0 05 mm per la spruzzatura del filo.
Anche il restringimento dei rivestimenti spruzzati richiede un'attenta considerazione in quanto influisce sullo spessore del deposito finale. Le sollecitazioni possono causare la rottura di rivestimenti metallici spessi con un elevato valore di ritiro, come nel caso dei rivestimenti in acciaio inossidabile austenitico (ASS).
Questo particolare problema, tuttavia, può essere risolto spruzzando dapprima acciaio inossidabile martensitico (MSS) sul substrato e spruzzandolo su ASS per ottenere lo spessore desiderato. Lo spray MSS produce un forte legame con il substrato in acciaio al carbonio, ha una buona resistenza in condizioni di spruzzo e fornisce una superficie eccellente per i rivestimenti ASS.
Alcuni rivestimenti spruzzati hanno un trattamento aggiuntivo per creare una fusione più efficace con il substrato. La fusione di depositi spruzzati viene realizzata mediante riscaldamento graduale e uniforme a una temperatura di fusione da 1000 a 1300 ° C a seconda del materiale di metallizzazione.
Diversi metodi impiegati per il trattamento di fusione includono la torcia a gas ossitaglio, un forno o per riscaldamento a induzione di solito con atmosfera neutra o riducente per evitare l'ossidazione sia del deposito che del substrato prima che venga raggiunta la temperatura di fusione. È necessario un controllo accurato della temperatura per ottenere un rivestimento di qualità fusa.
applicazioni:
La spruzzatura metallica inizialmente era intesa per la costruzione di superfici che erano state consumate, erose, disallineate o erroneamente lavorate; tuttavia ora la sua applicazione copre vari settori tra cui protezione dalla corrosione e dall'ossidazione, elementi di macchine, industria, fonderia, aerei e missili.
Un uso piuttosto spettacolare dell'irrorazione dei metalli è il rivestimento di articoli in pelle, ceramica, legno e stoffa, senza rovinare il materiale di supporto.
L'alluminio, lo zinco e gli acciai inossidabili vengono spruzzati per proteggere le superfici dall'ossidazione e dalla resistenza alla corrosione. I depositi di leghe dure sono spesso usati su componenti della macchina come stantuffi della pompa, aste della pompa, pistoni idraulici, sezioni di imballaggio degli alberi delle turbine a vapore e valvole.
Depositi multistrato di materiali diversi vengono utilizzati per la protezione dall'ossidazione per vasi di cianuro, parti di forni di fornaci, scatole di ricottura e trasportatori di forni.
Talvolta vengono utilizzate ceramiche di zirconio e allumina per fornire strati di barriera specifici.
I contorni di modelli costosi e piastre di adattamento possono essere modificati mediante verniciatura a spruzzo e successiva finitura appropriata. Anche i getti difettosi possono essere recuperati mediante spray depositing.
Nell'industria elettrica i depositi di spray metallici vengono utilizzati per fornire una resistenza superiore del 50-100% rispetto allo stesso materiale in forme gettate o lavorate. Tali applicazioni includono la spruzzatura di rame su contatti elettrici, spazzole di carbone e vetro in fusibili per autoveicoli, nonché contatti in argento su rame. I depositi di spray ceramici sono utilizzati nell'industria elettrica per gli isolanti. La schermatura magnetica dei componenti elettrici può essere eseguita con depositi di zinco applicati a casi e chasis elettronici. Le piastre del condensatore possono essere prodotte spruzzando alluminio su entrambi i lati del nastro in tessuto.
Nell'aereo e nei missili, il processo viene utilizzato per le guarnizioni pneumatiche e le superfici resistenti all'usura per prevenire sfregamenti e irritazioni a temperature elevate.
